江西省抚州市土壤侵蚀分布规律分析

熊舒芸

（江西省水土保持科学研究院，南昌330000）

随着我国经济快速发展， 水土流失成为我国生态环境最突出的问题之一， 严重约束着我国经济社会的可持续发展和生态文明建设进程。 江西省是中国南方地域红壤区的中间， 也是水土流失最为严重的省份之一［1］。 水土流失受自然因素和人类活动的双重影响，将制约区域经济发展，造成不可逆转的生态损失。因此，控制水土流失是地区可持续发展的重要环节。

1 研究区概况

抚州是江西省市辖的一个地级市， 是长江中游城市群的重要城市之一，地处于江西省的东部。行政区域总面积为1.9万km2，占到全省总面积的11.27%［2］。抚州市东面、南面、西面都被山地所环绕，中部的丘陵地区与河流流域盆地纵横交错。 抚州市境内主要的地形是丘陵地区，山地和河谷平原也大量分布［3］。军峰山是本市最高的山峰，海拔达到1761m。 抚州市地处于中国南方，湿润多雨且气候较为湿润，降雨量十分充足，日照较为强烈，植物的生长周期较长。 抚州市境内的河道数量较多，达到了470条。 如图1，抚州市土壤占地总面积为173.65万hm2， 土壤类型分为黄壤、红壤、山地草甸土、红黏土、紫色土、新积土、粗骨土、潮土和水稻土9个土类及15个亚类、65个土属、200个土种［4］。

图1 抚州市地理位置

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

本文采用MOD13Q1数据，采样时间跨度16d，分辨率为30m。部分来自USGS数据中心，一部分来源于地理空间数据云， 直接从网站上下载的MODIS数据已做过大气校正处置［5］。在envi 5.0中，将投影坐标变换为通用的墨卡托投影， 并利用研究区域的矢量数据对其进行切割。

本论文使用的遥感图像来自从地理空间数据云下载的2016年6月分辨率为30m的Landsat TM图像［6］。通过使用ARCGIS融合、切断、视觉解释的图像处理，取得了2016年的抚州市土地利用及植被覆盖数据。降雨数据来自于中国气象科学数据网。

2.2 研究方法

2.2.1 土壤侵蚀分级

本文根据国家水利部颁布的SL190—2007《土壤侵蚀分类标准》， 使用Arc-GIS软件的空间数据处理和分析功能，对抚州市土壤侵蚀强度进行分类［7］，如表1。

表1 土壤侵蚀强度划分标准

用得到的遥感影像结合抚州市DEM数据。 利用Arc-GIS的地表分析功能，生成研究区的坡度栅格图［8］。为了克服遥感数据时空的不确定性，利用envi软件的纯像素提取功能提取裸地和植被的纯像素， 得到相应的NDVI值，然后分别计算裸地和植被的NDVI平均值， 并将NDVIsoil和NDVIveg值代入公式进行计算，提高植被覆盖精度。

式中 NIR为近红外波段；R为红波段。

式中 c为植被覆盖密度因子（%）；NDVIsoil为荒地或者没有植被覆盖区域的NDVI值；NDVIveg为全部被植被覆盖区的NDVI值［9］。

使用Arc-GIS中的栅格计算工具， 根据SL190—2007《土壤侵蚀分级标准》，将三因子叠加计算，结果分为微度、轻度、中度、强度、特强、剧烈6个侵蚀强度等级。生成抚州市土壤侵蚀强度等级分布图，计算各级侵蚀面积和比例。

2.2.2 侵蚀量计算

RUSLE模型是当前研究中最广泛利用的土壤侵蚀模型之一。 RUSLE模型给野外工作的实际应用中带来了极大便利， 而且在不同尺度的模型运用中也取得了较好效果［10］。 计算公式如下：

式中 A为土壤侵蚀量（t/km2·a）；R为降雨侵蚀力度因子［MJ·mm/（hm2·h·a）］；L为坡长；S为坡度因子；C为植被覆盖度因子；P为水土保持因子。

使用统一降雨量标准来计算降雨侵蚀力， 将日降雨量大于12mm的降雨称为侵蚀性降雨，计算公式为：

式中 Rn为第n个半月的时段降雨侵蚀力值［MJ·mm/（hm2·h·a）］；k为时段天数；Pj为时段内第jd的侵蚀性日降雨量（mm）［11］。

土壤侵蚀能力的指标可以用土壤可蚀性因子代表。 以抚州市土壤类型背景资料为基础，得到抚州市不同类型土壤的基本数据，用式（5）计算土壤可蚀性值。

式中 SAN，SIL，CLA，C是砂粒、粉粒、黏粒和有机碳含量（%），其中SN1=1-SAN/100。

地形地貌条件， 为水土流失提供必要的地境条件， 坡度因子和坡长因子是地形中最重要的两个分量。 在对土壤侵蚀的研究中，坡度和坡长往作为关键地形因子被加入到土壤侵蚀的计算中［12］。

以空间分辨率为30m×30m的DEM为根本， 操作ArcGIS软件举行坡度和坡长的提取［13］。 坡长系数计算公式如下：

S因子使用McCool的计算公式及刘宝元的陡坡计算公式：

式中 λ为水平坡长；α为坡长指数；21.91为标准小区的坡长（m）；θ为利用DEM提取的坡度。

根据遥感影像和前人的研究成果， 不同的土地利用类型给出了不同的p值。 农业用地、林地、水面、建设用地和荒地的p值分别为0.45，1，0，0，0.2［14］。

3 研究结果

3.1 水土流失因子计算

利用ArcGIS软件，根据植被覆盖分类标准，提取研究区内抚州市的植被覆盖度， 得到抚州市各级植被覆盖的面积和比例，如图2，表2，表3。

图2 抚州市植被覆盖图

表2 不同土地类型C因子

从图2来看， 抚州市总体植被覆盖较为良好，高植被覆盖区域的面积占全市区比例最大， 为34.6%，主要集中在四周山地地区。 虽然单位面积土壤侵蚀量不高， 但占地面积大， 提供的侵蚀总量也相应提高。 占比最小的区域为低覆盖植被区域，主要集中在中部流域的沟谷和城市建设用地当中， 是水土流失较易发生的区域。

表3 植被覆盖占比

根据国家通用标准，研究区内所有抚州市按0°～5°，5°～8°，8°～15°，15°～25°，25°～35°，＞35°的坡度分为6个等级。 得到了抚州市的等级图，并计算了等级的面积和比例。 由图3可知，最大坡比为0°～5°的面积占27%，最小坡比大于35°的面积仅占9%。

图3 坡度占比

根据中国科学院资源环境数据中心发布的土壤数据库， 天水市土壤质地类型如表4，计算得到的天水市土壤K值在0.023～0.064之间。

表4 抚州市土壤类型表

3.2 土壤侵蚀量估算

土壤侵蚀强度分布如图4。

图4 土壤侵蚀强度分布

从图4可看出：研究区总体侵蚀量不大，山区林地覆盖较高的区域大部分为微度侵蚀， 面积占比较大，达79.42%，其余地区侵蚀分散且各类均有，其中极强度侵蚀区域占比为2.77%，剧烈侵蚀区域占比最小，为0.84%， 这两个区域主要集中分布在中部河谷流域当中。 轻度、中度、强度侵蚀区域主要零星分布在山地，占比均较小，总和为16.96%，如表5。

表5 抚州市土壤侵蚀面积占比

经计算得出抚州市年均土壤侵蚀总量为12896344.36t，年均侵蚀模数为23094.16t/（km2·a）。各级侵蚀的侵蚀面积和侵蚀量如表6。

表6 土壤侵蚀量计算

土壤侵蚀及面积占比如图5。

图5 土壤侵蚀及面积占比

由图5可知，在抚州市土壤侵蚀面积中，微度侵蚀的面积占比最大，虽然土壤侵蚀模数较低，但年均侵蚀量也达到了170万t。 剧烈侵蚀区域的侵蚀模数值最大，在面积占比仅为0.84%的情况下，侵蚀量依然达到了375万t。

4 结语

（1）分类标准估算结果显示抚州市侵蚀中剧烈侵蚀和极强烈侵蚀占主要地位； 抚州市的植被覆盖良好，高覆盖区域占地面积最大，为34.6%，主要集中在山地地区。占比最小的地覆盖植被区域，主要集中在中部沟谷，是水土流失的易发地。剧烈侵蚀区域称为抚州市侵蚀最严重的区域，侵蚀量占比为29.09%。

（2）水土流失是江西省最大的自然灾害之一，将不知不觉地带走大量自然资源。 在城市水土保持管理中，要因地制宜，突出重点控制区，查明水土流失原因，从源头上控制。 目前，抚州市水土流失最严重的地区是我国中部的抚河流域。 重点推进小流域综合治理、水源涵养造林。 完善水土保持管理体制，尊重自然规律，为生态自愈创造良好条件。